[发明专利]无人设备的控制方法和装置

说明书

本发明公开了一种无人设备的控制方法和装置，该方法包括：获取外部输入参考，所述外部输入参考为预先设置的规划路径，并根据所述规划路径中的拐点将所述规划路径划分为至少一段子路径，再根据无人设备的初始动力系统模型以及预设的外部参考输入积分模型分别获取每段子路径的不变集以及对应的可达集，最后根据每段子路径的可达集与该段子路径的交点确定无人设备的实际路径。能够同时满足外部环境约束和无人设备的动力学约束，从而能够避免无人设备与障碍物发生碰撞的情况。

技术领域

本公开涉及无人设备控制领域，尤其涉及一种无人设备的控制方法和装置。

背景技术

无人机、无人车、无人船、无人潜水器等无人设备已经被越来越广泛的应用于军事及民事领域。面对不同的工作环境，无人设备需要具备确保自身安全运行并完成既定任务的能力。然而，由于其自身动力学约束及外部环境的约束，实现这一能力面临诸多挑战。

在当前的现有技术中，已经提出了一系列的路径规划方法，例如基于人工势场的方法、基于图理论的方法以及随机采用方法等，上述几种基于路径规划方法，可以得到满足外部环境约束的一系列路径点或可行路径，通过使无人设备跟踪这些路径点或可行路径来保证无人设备满足外部环境约束，例如不会与障碍物发生碰撞。然而，由于无人设备自身的动力学约束，现实情况中无人设备无法无偏差的跟踪可行路径，从而存在无人设备与障碍物发生碰撞的情况。

发明内容

本公开提供一种无人设备的控制方法和装置，用于解决现有技术中存在无人设备有可能会与障碍物发生碰撞的问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种无人设备的控制方法，所述方法包括：

获取外部输入参考，所述外部输入参考为预先设置的规划路径；

根据所述规划路径中的拐点将所述规划路径划分为至少一段子路径；

根据无人设备的初始动力系统模型以及预设的外部参考输入积分模型分别获取每段子路径的不变集以及对应的可达集；

根据每段子路径的可达集与该段子路径的交点确定无人设备的实际路径。

可选的，所述根据无人设备的初始动力系统模型以及预设的外部参考输入积分模型分别获取每段子路径的不变集以及对应的可达集包括：

a.根据所述初始动力系统模型以及预设的外部参考输入积分模型获取所述无人设备的目标动力系统模型；

b.根据所述目标动力系统模型生成静态状态反馈控制器的函数模型；

c.根据所述目标动力系统模型和所述静态状态反馈控制器的函数模型生成所述目标动力系统模型的不变集S以及与所述不变集S对应的可达集Sr；

d.判断所述当前子路径的终点是否被包含在所述可达集Sr中；

e.当所述当前子路径的终点未被包含在所述可达集Sr中时，生成以所述可达集Sr与所述当前子路径的交点为平衡点的新动力系统模型，并作为所述初始动力系统模型再次执行步骤a～e，直至所述当前子路径的终点被包含在当前生成的可达集Sr中为止；

对所述至少一段子路径中的其他子路径执行步骤a～e，得到每段子路径的不变集以及对应的可达集。

可选的，所述根据所述目标动力系统模型和所述静态状态反馈控制器的函数模型生成所述目标动力系统模型的不变集S以及与所述不变集S对应的可达集Sr包括：

以所述初始动力系统模型的平衡点为圆心，获取所述圆心与距离所述圆心最近的障碍物的距离；

以所述圆心与距离所述圆心最近的障碍物的距离为半径生成与所述障碍物的边缘相切的圆；